一轮讲义单元小结练-楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用_中学教育-高考.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 单元小结练 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用(限时：45 分钟)1如图 1 所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度 v 骑行，该处地磁场的水平分量大小为 B1，方向由南向北，竖直分量大小为 B2，方向竖直向下；自行车车把为直把、金属材质，两把手间距为 L，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是()图 1 A图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低 B图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势高 C自行车左车把的电势比右车把的电势高 B2Lv D自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电动势要降低 答案 AC 解析 自行车车把切割磁感线，由右手定则

2、知，自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv；辐条旋转切割磁感线，由右手定则知，图示位置中辐条 A 点电势比 B 点电势低；自行车在十字路口左拐改为南北骑向，地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把，则其两端电动势不变正确答案为 A、C.2如图 2 甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B 的正方向，螺线管与 U 型导线框 cdef 相连，导线框 cdef 内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框 cdef 在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是()图 2 A在 t1时刻，金属圆环 L 内的磁通量最大 B在 t2时刻，金属

3、圆环 L 内的磁通量最大 C在 t1 t2时间内，金属圆环 L 内有逆时针方向的感应电流 学习必备 欢迎下载 D在 t1 t2时间内，金属圆环 L 有收缩的趋势 答案 BD 解析 当螺线管内的磁感应强度随时间按题图乙所示规律变化时，在导线框 cdef 内产生感应电流，在 t1时刻，感应电流为零，金属圆环 L 内的磁通量为零，选项 A 错误；在 t2时刻，感应电流最大，金属圆环 L 内的磁通量最大，选项 B 正确；由楞次定律，在 t1 t2时间内，导线框 cdef 内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环 L 内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环 L 内有顺时针方向的感应电流，选项

4、C错误；在 t1 t2时间内，金属圆环 L 有收缩的趋势，选项 D 正确 3图 3 甲为一放置在垂直纸面向里的匀强磁场中的正方形金属线圈，磁场的磁感应强度 B随时间 t 变化的关系如图乙所示，则以下说法正确的是()图 3 A在 0 5 s 的时间内，正方形线圈中均有感应电流产生 B在前 2 s 内线圈中产生了恒定的电流 C在 2 s 3 s 内线圈中无感应电流产生 D在前 2 s 内和 3 s 5 s 内这两个时间段内，线圈中产生的感应电流的方向相反 答案 CD 解析 在 2 s 3 s 时间内，磁感应强度不变，正方形线圈内磁通量不变，不产生感应电流，选项 A 错误，C 正确在前 2 s 内线

5、圈中磁通量不是均匀变化，磁通量变化率逐渐增大，产生逐渐增大的电流，选项 B 错误在前 2 s 内磁感应强度增大，在 3 s 5 s 内磁感应强度减小，在这两个时间段内，线圈中产生的感应电流的方向相反，选项 D 正确 4 如图 4 所示，一导线弯成闭合线圈，以速度 v 向左匀速进入磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直平面向外线圈总电阻为 R，从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是()西沿直线以速度骑行该处地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势

6、低图示位 车车把两端电动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环内的磁通量最大在时刻学习必备 欢迎下载 图 4 A感应电流一直沿顺时针方向 B线圈受到的安培力先变大后变小 C感应电动势的最大值 E Brv D穿过线圈某个横截面的电荷量为B r2 r2R 答案 AB 解

7、析 在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向，A 正确 线圈切割磁感线的有效长度先变大后变小，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，B 正确线圈切割磁感线的有效长度最大值为 2r，感应电动势最大值为 E 2Brv，C 错误 穿过线圈某个横截面的电荷量为 q RB r22r2R，D 错误 5如图 5 甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器 C 和电阻 R，导体棒MN 放在导轨上且接触良好，整个装置放在垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度 B 的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正方向)，MN 始终保持静止，则 0

8、 t2时间内()图 5 A电容器 C 的电荷量大小始终没变 B电容器 C 的 a 板先带正电后带负电 C MN 所受安培力的大小始终没变 D MN 所受安培力的方向先向右后向左 答案 AD 解析 磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器 C 的电荷量大小始终没变，选项 A 正确，B 错误；由于磁感应强度变化，MN 所受安培力的大小变化，MN 所受安培力的方向先向右后向左，选项 C 错误，D 正确 6如图 6 所示，P、Q 是两根竖直且足够长的金属杆(电阻忽略不计)，处在垂直纸面向里的匀强磁场 B 中，MN 是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，P、Q 的输出端 a、b 和西沿直线以速度骑行该处

9、地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势低图示位 车车把两端电动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环内的磁通量最大在时刻学习必备 欢

10、迎下载 MN 的输入端 c、d 之间用导线相连，A 是在 MN 的正下方水平放置在地面上的金属圆环 现将金属棒 ef 由静止释放，在下滑中始终与 P、Q 杆良好接触且无摩擦，则在金属棒释放后()图 6 A A 环中有大小不变的感应电流 B A 环中的感应电流逐渐减小至恒定值 C A 环对地面的压力先增大后减小至恒定值 D A 环对地面的压力先减小后增大至恒定值 答案 BC 解析 将金属棒 ef 由静止释放，做加速度逐渐减小的加速运动，产生的感应电动势和感应电流逐渐增大，A 环中有大小逐渐减小的感应电流，选项 A 错误，B 正确由楞次定律，A 环对地面的压力先增大后减小至恒定值，选项 C 正确，

11、D 错误 7如图 7 所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环 a 处于静止状态，在其内部也吊一金属环 b 处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴线上，当滑动变阻器 R 的滑片 P 向左移动时，a、b 两环的运动情况将是()图 7 A a 右摆，b 左摆 B a 左摆，b 右摆 C a 右摆，b 不动 D a 左摆，b 不动 答案 D 解析 当滑动变阻器的滑片向左移动时，接入电路的阻值变小，通过螺线管的电流变大，根据通电螺线管内外的磁感线分布特点可知，穿过 a 环的磁通量将增大，根据楞次定律的推论，a 环将左摆来阻碍磁通量的增大，由微元法可得 b 环所受的安培力

12、指向圆心且西沿直线以速度骑行该处地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势低图示位 车车把两端电动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环

13、内的磁通量最大在时刻学习必备 欢迎下载 在同一平面内，故 b 环有面积缩小的趋势但不摆动，D 正确 8如图 8 所示，一半圆形铝框处在垂直纸面向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为 ByB0y c，y 为各点到地面的距离，c 为常数，B0为一定值铝框平面与磁场垂直，直径 ab 水平，空气阻力不计，铝框由静止释放下落的过程中()图 8 A铝框回路磁通量不变，感应电动势为 0 B回路中感应电流沿顺时针方向，直径 ab 两点间电势差为 0 C铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度 g D直径 ab 受安培力向上，半圆弧 ab 受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于 g 答案 C 解析 由题意知

14、，y 越小，By越大，铝框下落过程中，磁通量逐渐增加，感应电动势不为 0，A 错误；由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但 Uab 0，B 错误；直径ab 受安培力向上，半圆弧 ab 受安培力向下，但直径 ab 处在磁场较强的位置，所受安培力较大，半圆弧 ab 的等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，铝框下落的加速度大小小于 g，故 C 正确，D 错误 9如图 9 所示，在半径为 R 的半圆形区域内，有磁感应强度为 B 的垂直纸面向里的有界匀强磁场，PQM 为圆内接三角形，且 PM 为圆的直径，三角形的各边由材料相同的细软弹性导线组成

15、(不考虑导线中电流间的相互作用)设线圈的总电阻为 r 且不随形状改变而变化，此时 PMQ 37，下列说法正确的是()图 9 A穿过线圈 PQM 中的磁通量大小为 0.96BR2 B若磁场方向不变，只改变磁感应强度 B 的大小，且 B B0 kt，则此时线圈中产生的感应电流大小为 I0.48kR2r C保持 P、M 两点位置不变，将 Q 点沿圆弧顺时针移动到接近 M 点的过程中，线圈西沿直线以速度骑行该处地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势低图示位 车车把两端电

16、动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环内的磁通量最大在时刻学习必备 欢迎下载 中有感应电流且电流方向不变 D保持 P、M 两点位置不变，将 Q 点沿圆弧顺时针移动到接近 M 点的过程中，线圈中不会产生焦耳热 答案 A 解析 穿过线圈 PQM 的磁通量 BS B12

17、 2R 2Rcos 37 sin 37 0.96BR2，A 正确 当B B0 kt时，线圈中的感应电动势 E B t S 0.96kR2，故线圈中的感应电流 I0.96kR2r，B 错误保持 P、M 两点位置不变，将 Q 沿圆弧顺时针移动到接近 M 的过程中，线圈中磁通量先增大后减小，磁通量变化，有感应电流产生且方向改变，线圈中会产生焦耳热，C、D 错误 10如图 10 甲所示，在水平面上固定有长为 L 2 m、宽为 d 1 m 的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右侧 l 0.5 m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在 t 0 时刻，质量为 m 0.1 k

18、g 的导体棒以 v0 1 m/s 的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0.1，导轨与导体棒单位长度(1 m)的电阻均为 0.1，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取 g 10 m/s2)甲 乙 图 10(1)通过计算分析 4 s 内导体棒的运动情况；(2)计算 4 s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算 4 s 内回路产生的焦耳热 答案(1)前 1 s 导体棒做匀减速直线运动，1 s 4 s 内一直保持静止(2)0.2 A，顺时针方向(3)0.04 J 解析(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有 mg ma，v v0 at，x v

19、0t12at2 导体棒速度减为零时，v 0.代入数据解得：t 1 s，x 0.5 mL l 1.5 m，导体棒没有进入磁场区域 西沿直线以速度骑行该处地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势低图示位 车车把两端电动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很

20、小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环内的磁通量最大在时刻学习必备 欢迎下载 导体棒在 1 s 末已停止运动，以后一直保持静止，离左端距离为 x 0.5 m.(2)前 2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为 E 0，I 0 后 2 s 回路产生的感应电动势为 E t ld B t 0.1 V 回路的总长度为 5 m，因此回路的总电阻为 R 5 0.5 电流为 IER 0.2 A 根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前 2 s 电流为零，后 2 s 有恒定电流，焦耳热为 Q I2Rt 0.04 J.

21、11如图 11(a)所示，一个阻值为 R、匝数为 n 的圆形金属线圈与阻值为 2R 的电阻 R1连接成闭合回路金属线圈的半径为 r1,在线圈中半径为 r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图(b)所示 图线与横、纵轴的截距分别为 t0和 B0.导线的电阻不计求 0 至 t1时间内：(a)(b)图 11(1)通过电阻 R1的电流大小和方向；(2)通过电阻 R1的电荷量 q及电阻 R1上产生的热量 答案(1)n B0r223Rt0，方向从 b到 a(2)n B0r22t13Rt0 2n22B20r42t19Rt20 解析(1)穿过闭合线圈的磁

22、场的面积为 S r22 由题图(b)可知，磁感应强度 B 的变化率的大小为 B tB0t0 根据法拉第电磁感应定律得：E n t nS B tn B0r22t0 由闭合电路欧姆定律可知流过电阻 R1的电流为：IER 2Rn B0r223Rt0 西沿直线以速度骑行该处地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势低图示位 车车把两端电动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电

23、势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环内的磁通量最大在时刻学习必备 欢迎下载 再根据楞次定律可以判断，流过电阻 R1的电流方向应由 b 到 a(2)0 至 t1时间内通过电阻 R1的电荷量为 q It1n B0r22t13Rt0 电阻 R1上产生的热量为 Q I2R1t12n22B20r42t19Rt20 西沿直线以速度骑行该处地磁场的水平分量大小为方向由南向北竖直分量大小为方向竖直向下自行车车把为直把金属材质两把手间距为只考虑自行车在地磁场中的电磁感应下列结论正确的是图示位置中辐条点电势比点电势低图示位 车车把两端电动势要降低答案解析自行车车把切割磁感线由右手定则知自行车左车把的电势比右车把的电势高辐条旋转切割磁感线由右手定则知图示位置中辐条点电势比点电势低自行车在十字路口左拐改为南北骑向地磁场竖直分量 示方向为磁感应强度的正方向螺线管与型导线框相连导线框内有一半径很小的金属圆环圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时下列选项中正确的是图在时刻金属圆环内的磁通量最大在时刻